Уменьшение нагрева трансформаторов маломощных блоков питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

При самостоятельном изготовлении маломощных радиоэлектронных устройств с питанием от сети радиолюбители часто сталкиваются с такой ситуацией, когда сетевой трансформатор оказывается единственным заметно нагревающимся элементом устройства, рассеивающим в виде тепла мощность, иногда в несколько раз превышающую полезную. Все дело в том, что трансформаторы промышленного изготовления, имеющие подходящие габариты и напряжение, иногда выполнены так "экономно", что даже ток холостого хода вызывает их повышенный нагрев.

Особенно часто этот недостаток имеют трансформаторы, изготовленные в Юго-Восточной Азии [1]. Они более подходят для стран, где используется сетевое напряжение 220 В с частотой 60 Гц, но для нормальной работы в сети с частотой 50 Гц число витков сетевой обмотки оказывается недостаточным.

На рис. 1 показана зависимость тока холостого хода от сетевого напряжения некоторых трансформаторов. Кривая 1 соответствует трансформаторам от универсальных адаптеров "SANWALL" и "BELLSONIC" мощностью 5 Вт, с максимальным током нагрузки 300 мА, выходным напряжением 3...12 В, имеющим магнитопроводы сечением 1,4 см2. Для сравнения, кривые 2 и 3 - трансформаторы отечественного производства ТП - 133 и ТП - 321, у которых площадь поперечного сечения магнитолроводов 2 и 1,6 см2 соответственно.

Учитывая, что сетевое напряжение, особенно в городах, может длительное время превышать 235 В, а увеличение напряжения выше номинального вызывает непропорционально большое увеличение тока холостого хода, к использованию таких трансформаторов, особенно в устройствах, предназначенных для длительной работы без присмотра (таймеры, терморегуляторы, антенные усилители и т. п.), следует подходить весьма осторожно.

Выход в этой ситуации есть. Необходимо включить активное или реактивное балластное сопротивление в цепь первичной обмотки сетевого трансформатора для уменьшения на ней напряжения на 20...30 В. Ток холостого хода и нагрев трансформатора заметно уменьшатся. Конечно, при этом снижаются вторичное напряжение и мощность трансформатора. Однако, если мощность, потребляемая устройством, намного меньше габаритной мощности трансформатора, то это вполне допустимо.

Обычно в таких целях используют резисторы или конденсаторы [2]. Основной недостаток резистивного балласта - его нагрев, что ограничивает область применения подобного метода. Причем напряжения на первичной обмотке малонагру-женного трансформатора и на резисторе имеют разные фазы (сдвиг фаз может доходить до 70...80 град.), поэтому напряжение на резисторе обычно выше ожидаемого. Например, при напряжении в сети 220 В и на первичной обмотке не-нагруженного трансформатора 195 В напряжение на резисторе может доходить до 45 В. Когда нагрузка трансформатора увеличивается до значений, близких к номинальному, сдвиг фаз уменьшается почти до нуля.

Емкостный балласт практически не выделяет тепла, но как показывает практика, конденсаторы наиболее целесообразно применять, когда напряжение на обмотках трансформатора нужно уменьшить более чем на 25...30 %. В любом случае, если используются конденсаторы, необходимо убедиться, что при изменении нагрузки и питающего напряжения в цепи первичной обмотки не возникает резонансных явлений, когда напряжение на трансформаторе может резко увеличиться [3].

В случае использования индуктивного балласта подобных явлений не возникает, поскольку фазы напряжений практически одинаковы, тепло выделяется только на активном сопротивлении обмотки балласта, которое в несколько раз меньше, чем у эквивалентного балластного резистора.

В качестве индуктивных балластов удобно применять электромагнитные реле постоянного тока на рабочее напряжение более 20 В, например, РСМ, РЭС6, РЭС9, РЭС22 и т. д. Чтобы уменьшить их габариты, реле можно разобрать и использовать только катушку с магнитопро-водом. Для устранения дребезга якорь реле следует зафиксировать в притянутом состоянии подгибанием или с помощью заостренной спички и клея. При выборе реле необходимо учитывать максимальный ток в первичной цепи трансформатора, который не должен превышать номинального рабочего тока реле.

Кривая 4 на рис. 1 показывает изменение тока холостого хода трансформатора (зависимость 1 на рис. 1) с индуктивным балластом (реле РСМ-2 на напряжение 24 В с сопротивлением обмотки 750 Ом, номинальный рабочий ток 35 мА). На рис. 2 показаны нагрузочные характеристики того же трансформатора (напряжение на выходе выпрямителя с фильтром): кривая 1 - без балласта; 2 - с индуктивным балластом (реле РСМ-2); 3 - с эквивалентным (для тока нагрузки 20 мА) резистивным балластом - резистором сопротивлением 3 кОм и мощностью 4 Вт.

Большая нагрузочная способность трансформатора с индуктивным балластом по сравнению с эквивалентным резистивным объясняется, видимо, уменьшением индуктивности балласта из-за насыщения магнитопровода при увеличении протекающего тока. Это заметно по характерному изменению кривизны зависимости 2 по отношению к графикам 1 и 3 при токе нагрузки 150...200 мА.

Литература

1. Бирюков С. Сетевые адаптеры. - Радио, 1998, № 6, с. 66, 67.
2. Бирюков С. Подключение малогабаритных выносных 120-вольтных блоков питания к сети 220 В. - Радио, 1998, № 7, с. 49, 54.
3. Садовсков Б. Трансформаторные блоки с балластным конденсатором. - Радио, 2000, № 1, с. 40, 41.

Автор: В.Андреев, г.Тольятти Самарской обл.

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Сенсорный дисплей, не требующий касания пальцев 17.10.2015 Команда немецких ученых из Института исследований твердых тел общества Макса Планка и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана разработали сенсорный дисплей, работающий без непосредственного касания по его стеклу. Принцип работы дисплея основан на использовании датчиков влажности, которые способны фиксировать изменение влажности воздуха, вызываемое человеческим телом. С поверхности человеческой кожи идет постоянное испарение влаги, которая выделяется потовыми железами. Сенсоры фиксируют изменение влажности воздуха поблизости от дисплея и меняют свое сопротивление. На основании изменения сопротивления нескольких датчиков модуль управления вычисляет положение пальцев в пространстве. Для измерения влажности дисплей использует датчики на основе фосфатосурьмяной, которая при комнатной температуре находится в кристаллическом состоянии. При увеличении влажности фосфатосурьмяной кислоты ее электрическая проводимость возрастает. По мере насыщения влагой химикат меняет цвет на радужный или перламутровый, наглядно демонстрируя, на какую область экрана воздействует человек. Дисплей состоит из десятка слоев фосфатосурьмяной кислоты нанометровой толщины, а также диоксида кремния или диоксида титана, которые чередуют друг друга. Толщина экрана составляет примерно тысячную долю миллиметра, а быстродействие сенсоров достигает нескольких миллисекунд. Теперь немецкие ученые намерены разработать методы защиты дисплея от повреждений и химических воздействий.

Другие интересные новости:

▪ Породистые собаки болеют не чаще, чем беспородные

▪ Microsoft станет беднее

▪ Оптический кабель Thunderbolt

▪ Водоросли как пища для скота

▪ Сверхвысокое давление новым способом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрик в доме. Подборка статей

▪ статья Электромагнитная теория света. История и суть научного открытия

▪ статья Как появился огонь? Подробный ответ

▪ статья Хамемелюм благородный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Инфракрасная система управления светом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Прямо противоположные приказы. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026